3D打印技術對未來產(chǎn)品設計的影響

摘 要：3D打印技術是一項基于計算機技術的新型快速成型技術。近年來，隨著現(xiàn)科技的發(fā)作，3D打印技術日益成熟，在產(chǎn)品設計中逐步應用開來。本文主要探討3D打印技術對未來產(chǎn)品設計產(chǎn)生的影響。

關鍵詞：3D打印技術；產(chǎn)品設計；影響

3D打印技術產(chǎn)生于上世紀80年代，最初應用在工程設計和生產(chǎn)領域，其通過重建三維數(shù)字模型，分割為層狀，再逐層構建實體模型。伴隨數(shù)字技術的發(fā)展，3D打印技術日益完善、成熟。相對傳統(tǒng)大型增材生產(chǎn)技術而言，3D打印技術具有智能化、個性化、小型化等特點，對產(chǎn)品設計也有諸多影響。

1 影響產(chǎn)品設計理念

傳統(tǒng)產(chǎn)品設計是基于產(chǎn)品量產(chǎn)模式進行的，而這使得產(chǎn)品設計難以展現(xiàn)消費者的個性化需求。為實現(xiàn)規(guī)模化、批量化生產(chǎn)，在進行產(chǎn)品設計時，往往將消費者設定成相同需求的人，未能考慮到個性需求[ 1 ]。比如：鞋子尺碼設計，傳統(tǒng)設計方式就是使消費者多種多樣的腳型、運動習慣去適應既定的尺碼、款式，而應用3D打印技術，那么可依照消費者的實際腳型、日常運動習慣，結合消費者的喜好，設計出和相應的個性化產(chǎn)品。所以，3D打印技術的應用，讓未來產(chǎn)品個性設計和制造生產(chǎn)能夠實現(xiàn)。簡言之，就是消費者能夠依照自身習慣、喜好、風格、條件應用情景自行設計和生產(chǎn)。通過3D打印技術能更好的實現(xiàn)產(chǎn)品個性設計、和定制。

2 影響產(chǎn)品細節(jié)設計

1）造型。伴隨3D打印技術的發(fā)展及實踐應用，使產(chǎn)品設計師的創(chuàng)新力和想象力不會再受到產(chǎn)品生產(chǎn)方式束縛。即便外形復雜的產(chǎn)品一樣可應用3D打印技術設計出來。如此可讓產(chǎn)品設計師能把精力更多的投入到產(chǎn)品功能、外型創(chuàng)意設計中[ 2 ]?？梢哉f，3D打印技術應用能實現(xiàn)產(chǎn)品造型的多元化設計，由此也能提升產(chǎn)品的美學屬性，進而逐步改變消費者的產(chǎn)品審美觀。比如：某公司設計出的分形桌，其造型設計靈感就是來自樹木的生長狀態(tài)，倘若采用傳統(tǒng)設計技術是難以實現(xiàn)的，而應用3D打印技術則可設計出來，如圖1。

2）結構。3D打印能夠制作出結構相對復雜的產(chǎn)品，且能實現(xiàn)結構的一體化設計。因現(xiàn)階段生產(chǎn)工藝和技術的局限，通常絕大多數(shù)的產(chǎn)品是由多個部件組裝構成其主體結構。而此種組裝結構方式在一定程度上增大了產(chǎn)品質(zhì)量問題發(fā)生的可能性，也使其復雜度提升，并且在實際生產(chǎn)、制造中會造成原料、能源的浪費。在3D打印中有一個“加式”技術，能實現(xiàn)產(chǎn)品結構一體化，使結構設計更為簡單，甚至有些特殊性鉸接結構能夠通過輔助材料一次成型，不需要進行組裝，大幅提升了生產(chǎn)效率，也使產(chǎn)品結構強度增大。

3 影響產(chǎn)品設計流程

1）優(yōu)良的交流媒介?，F(xiàn)階段，在產(chǎn)品設計中，其流程平行化日益得到重視，基于產(chǎn)品設計流程改進，同時考慮到產(chǎn)品生命周期不同階段的影響因素，更為注重后續(xù)工作中可能面臨的問題在早期就被能發(fā)現(xiàn)并得到有效解決，如此避免反復性設計，最大限度減少產(chǎn)品設計用時。此外，基于產(chǎn)品并行設計，產(chǎn)品設計生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)、相關要素在條件允許下可一同工作，能確保不同設計團隊之間進行更為及時的交流、探討，這也是提升設計效率的重要路徑[ 3 ]。暢通、高效、便捷的設計交流能最大限度保證產(chǎn)品設計開發(fā)的成功。在進行產(chǎn)品概念的設定和設計中，設計團隊通常僅僅可借助2D圖紙對設計方案進行交流和探討。雖然手工概念草模能在較好彌補2D平面媒介形象性、空間性的不足，但是在精度、質(zhì)感、準度等方面和產(chǎn)品概念設計預期會有較大差距。而這些都會在無形中影響到設計團隊間的交流。應用3D打印技術則可提供精準概念模型，能讓設計交流時間大幅提前。產(chǎn)品設計人員均可更為直觀、形象地觀察并觸摸此種概念模型，對其結構、形態(tài)、性能等方面的優(yōu)劣、差異進行更好的對比，進而確定有價值的概念。簡言之，3D打印技術制作出來的概念模型可更為清晰地表現(xiàn)出產(chǎn)品概念，并更直觀地發(fā)現(xiàn)存在的不足或者問題，及時進行修改、調(diào)整，直到產(chǎn)品概念得以完善。

2）產(chǎn)品原型制作迅速。在市場經(jīng)濟的今天的，產(chǎn)品開發(fā)周期縮短則表明產(chǎn)品能較快的投入到市場，進而占得先機。據(jù)調(diào)查報道，17%產(chǎn)品原型設計和制作耗費較多時間，這在增加了產(chǎn)品開發(fā)和上市時間。在原型測試工作中，設計團隊通過產(chǎn)品原型開展性能、質(zhì)量等測試及評價，能更快的發(fā)現(xiàn)設計不足，進而更好的規(guī)避開發(fā)風險。通過3D打印可大幅減少產(chǎn)品設計原型制作時間，通常在數(shù)個小時內(nèi)就可完成。此外，應用3D打印制作出來的產(chǎn)品原型可小量生產(chǎn)，這有助于規(guī)避因原型制作外包而產(chǎn)生的商業(yè)專利被泄露的風險。

4 影響產(chǎn)品設計行業(yè)

伴隨3D打印的應用開來，產(chǎn)品生產(chǎn)格局逐步從過去的集中化、批量化、專業(yè)化生產(chǎn)轉變到分散化、小量化、廣泛化生產(chǎn)?？梢哉f，每一個消費者都可成為設計師、生產(chǎn)商，特別是對于具有較強創(chuàng)新意識，有一定設計、研發(fā)能力的更具優(yōu)勢。市場消費者對產(chǎn)品生產(chǎn)給予的影響逐步增加，進而轉變成“生產(chǎn)消費者”。在后工業(yè)時代，每一個人都可能是產(chǎn)品設計師，換言之，產(chǎn)品設計已然是非集約化、專業(yè)化的，傳統(tǒng)層面上的產(chǎn)品設計師不再僅僅依靠自身能力獨自開展設計，而逐步轉變成設計組織者、指導者，創(chuàng)建良好的產(chǎn)品設計平臺。在3D打印技術工藝逐步完善的今天，設計師對傳統(tǒng)產(chǎn)品加工行業(yè)的依賴性會日益減小。在未來幾年，3D打印能讓設計師獨自制造出設計作品，再通過商業(yè)平臺進行銷售。同時，也可依照訂單設計生產(chǎn)，真正做到零庫存，有效規(guī)避產(chǎn)品市場風險?？偠灾?，3D打印技術的創(chuàng)新和發(fā)展給社會生產(chǎn)生活帶來諸多變化，在產(chǎn)品經(jīng)濟深入發(fā)展形勢下，該技術對產(chǎn)品設計的理念、造型、流程及整個行業(yè)帶來很大影響，將逐步實現(xiàn)個性化產(chǎn)品設計，滿足產(chǎn)品消費者多樣化需求。

參考文獻：

[1] 曾琦.3D打印技術對鞋包設計的影響及展望[J].皮革科學與工程，2016，02：61-66.

[2] 張雨彤.3D打印技術在產(chǎn)品造型設計中的應用[J].現(xiàn)代裝飾（理論），2015，03：10-11.

[3] 劉勇利.淺談3D打印技術在產(chǎn)品設計中的應用[J].中國新技術新產(chǎn)品，2013，23：1.

作者簡介：陳遙韻（1994-），男，漢族，四川成都人，大學本科在讀，研究方向：機械工程。